自上世纪至今,采煤业为晋北大同市的支柱产业之一。一方面,矿区在长期的开采中留下了数量很多、面积广的采空区,对受其影响的煤炭资源安全开发构成严重的水害威胁;另一方面,大同市及矿区水资源匮乏,人均水资源占有量为300m~3左右,仅为我国平均水平的1/10,远低于国际标准9200m~3。利用采空区水,一则可以保障煤矿的安全开采,同时也可解决煤矿、城市公共用水短缺等用水问题。本文以大同云冈沟矿区为研究对象,基于水量和水质评价结果,对其采空区水资源化利用技术进行了研究,得到的主要成果如下:(1)在了解研究区地质及水文条件的情况后,分析了采空区水的形成机制与采空区的积水过程。基于物探和钻探成果,利用回采空间法对研究区内煤矿采空区积水量进行了计算与评价。结果显示研究区七个煤矿的采空区水静储量为966.71万m~3,此外姜家湾矿、青磁窑矿、燕子山矿部分采空区还存在稳定出水点,日均排水总量在5800m~3左右。采空区水量较为丰富。(2)参照城市杂用水GB/T 18920-2002利用了单因子污染指数法评价了研究区采空区水样的污染程度。结果显示:采空区水以浊度为主要污染指标,平均超标倍数为5.5左右,最高值为23.22倍。(3)基于采空区水量和水质评价结果,结合实际的地形地貌条件,设计了一套移动式水处理工艺,日处理能力5000m~3,并给出了主要工艺原理及设备参数。(4)通过实际应用,对移动式水处理工艺的运行效果进行了评价。结果表明:悬浮物的去除率达到95%,氨氮去除率为89%,化学需氧量去除率为77%,总磷去除率为82%。水处理结果达到城市杂用水标准中道路用水、冲厕水及建筑施工用水标准。通过技术经济比较,移动式水处理装备不仅对不良地形条件适应性良好,而且处理和运行成本低。图[38]表[15]参[77]